《论文_混凝土本构关系、破坏准则和粘结滑移的研究现状与发展 的.doc

混凝土本构关系、破坏准则和粘结滑移的研究现状与发展的简单综述摘要：对混凝土本构关系模型、破坏准则及粘结滑移理论，从现有模型及理论和新交叉学科对其影响及在特定环境下的本构关系模型研究，从这两个角度来综述研究的现状与发展；研究了混凝土单轴和多轴应力作用下混凝土的强度对国内外现有的一些强度准则进行了简要回顾和比较；主要从试验方法、本构关系和有限元分析等方面对国内外研究现状逐一进行简述。关键词：混凝土 本构关系 破坏准则 粘结滑移 混凝土本构关系和破坏形态属混凝土力学性能的基本理论问题 对实际工程的技术和经济效果起重大作用受到人们的广泛重视本文对常用的混凝土本构关系、破坏准则及粘结滑移作简要综述。1. 混凝土的本构关系 1.1 现有本构理论模型 到目前为止，有关力学的各种理论及模型都已被用做建立混凝土本构关系的理论依据，现有的混凝土本构关系模型概括起来主要有以下四种:⑴线弹性模型⑵非线弹性模型 ⑶塑性理论模型⑷其它力学理论类模型（各种力学理论的组合）。其中 ⑴、⑶类模型是以成熟的力学体系 即弹性力学和塑性力学理论等 的观点和方法作为基础 移植至混凝土，而对混凝土的应用与发展奠定了基础⑷类模型则是借鉴一些新兴的力学分支 如粘性-弹 塑 性理论、内时理论、断裂力学、损伤力学等的概念和研究的方法 结合混凝土的材料特点推导出的⑵类模型主要依据混凝土多轴试验的数据和规律 进行总结和回归分析得到的。 现有各类本构模型的理论基础、观点和方法迥异 使用范围和计算结果差别大 很难确认一个通用的混凝土本构模型 只能根据结构特点、应力范围和精度要求等加以适当选用。 1.2 混凝土本构关系研究现状及简析 近年来对混凝土本构关系的研究发展很快 许多学者研究出了许多的理论，但大多数的理论有相对的集中性 下面主要从两个角度来评析混凝土本构关系研究的发展。1.2.1新兴交叉学科的研究成果对混凝土本构关系发展的影响 ⑴基于断裂力学的本构关系 线形本构模型：近年来一些研究者提出的基于粘聚力的裂缝扩展阻力曲线 KR 阻力曲线 揭示了准脆性材料裂缝扩展过程中粘聚力与裂缝扩展阻力之间的关系 反映???裂过程区软化特性的混凝土软化线形本构关系与KR 阻力曲线的解析解密切相关。 非线形本构模型：为表达荷载-变形非线关系的全过程 根据最小应变能原理 可以导出钢筋混凝土裂缝开展角计算公式 。将开裂后混凝土应变分解成裂缝面的应变与完好混凝土应变两部分裂缝面上混凝土法向刚度取单轴受拉混凝土应力应变曲线的下降段刚度并保留裂缝面的剪切刚度以考虑骨料咬合与销栓作用 完好混凝土本构关系采用弹塑性本构模型 导出混凝土三维非正交弥散裂缝模型。 1 k D co 1 ∑ N i Di cr 1 N iT ε σ i 1式中 Dco Dcr为完好混凝土和开裂混凝土的本构矩阵 ⑵基于损伤力学的本构关系 线形本构模型：线形损伤模型经历了从Loland 余大庆的混凝土受拉标量损伤模型 到Mazars考虑拉压的标量损伤模型 再到Krajcinovic 与他的学生们提出的脆性材料损伤模型 属于细观模型 的发展过程。虽然每一次都是进步 但与实际模型还有一定差距。近年来通过一种新的方法—损伤冻结法对混凝土材料在冲击载荷下的损伤软化效应进行系统研究 结合粘弹性本构理论 得到混凝土材料的损伤型线性粘弹性本构关系 。 σ σ α r 1 D Dσ e σ m1 σ m 2 1 t t τ t t τ 1 D E0ε E1 ∫ ε exp dτ E2 ∫ ε exp dτ 0 1 0 2式中 σ α 为表观应力 σ γ 为材料无损伤时的应力 D 为损伤因子 非线形本构模型：基于不可逆热力学 用连续介质力学方法建立了混凝土各向异性损伤模型 认为损伤 微开裂 不仅影响混凝土材料的弹性张量 也导致了不可逆应变的产生 直接假定了损伤增量与不可逆应变增量的关系式 模型中只有一个加载面而不象一般的塑性损伤模型需要两个加载面。从断裂力学角度对混凝土在单轴受压时的破损机理和软化特性进行分析 指出劈裂裂纹面的失稳弯折是其主要原因 由此可建立一种平行杆系模型用以描述上述机制 同时提出损伤指标。为了描述混凝土材料的离散性和随机性 近来有些研究者给出了随机损伤模型。模型的建立主要有两种方法: 一是在确定性损伤本构方程的基础上 直接引入随机损伤变量代替传统损伤变量 二是宏观与细观结合 在两个层面进行研究 细观层面上用断裂力学与统计理论研究 定义随机变量为有物理意义的随机损伤变量 并给出其演化方程 宏观层面上用连续介质损伤力学 细观向宏观转化采用Daniels平行杆束模型 18 20 这些模型绝大部分只考虑单轴受拉 张其云的模型通过一些假定推广至单压与一拉一压。 李杰建立了混凝土单轴受拉、单轴受压与双轴拉压组合条件下的